主從鑰匙類型鎖具專利技術分析

張喆

【摘 要】主從鑰匙類型鎖具目前在賓館、企業、辦公樓以及家庭中應用廣泛。本文對主從鑰匙類型鎖具的發展進行了全面的數據統計以及分析，總結了與主從鑰匙類型鎖具相關的國內外專利的申請趨勢、申請人地域分布以及重要技術分支，并從中得到主從鑰匙類型鎖具的技術發展趨勢，對企業的技術研發方向以及專利布局有著一定的借鑒意義。

【關鍵詞】主從鑰匙；彈子鎖；技術發展

【Abstract】Master-key type locks are now widely used in hotels， enterprise， office building and houses. The paper makes comprehensive statistical data and analysis in the development of master-key type locks，also sums up the main trends of domestic and foreign patent applicant、geographical distribution and important branches of technology of master-key type locks. The paper obtains the development trends of master-key type locks， it has a certain significance for the technology research and development direction of enterprise.

【Key words】Master key； Cylinder lock； Technical development

0 前言

隨著世界經濟的發展以及交通的日益發達，工廠及旅館不斷增多，由于工廠和旅館中配備有大量的門鎖，管理者或經營者往往需要準備和攜帶大量不同的鑰匙才能打開不同門鎖以進行經營管理，這樣使得工廠和旅館的管理顯得十分不便。因此，“一把鑰匙只能開一把鎖”的傳統鎖具不再能滿足工廠和旅館管理經營者的需求，主從鑰匙類型鎖具便應運而生。

1870年US101564A文獻首先提出在凸輪轉片鎖中實現主從鑰匙功能，該文獻在轉片上設置不同高度缺口，使鎖栓可分別在兩個不同高度的缺口之間滑動以解鎖，主從鑰匙將轉片提升不同的高度，從而達到一把主鑰匙（master-key）能打開不同鎖的技術效果。1888年US387833A文獻首先提出在圓筒彈子鎖中實現主從鑰匙功能，該文獻在圓筒中設置呈V型的兩排彈子，主從鑰匙分別提升不同的彈子組，從而達到一把主鑰匙能打開不同鎖的技術效果。1892年US466918A文獻首先提出在圓筒葉片鎖中實現主從鑰匙功能，該文獻通過對葉片中心插孔形狀和尺寸的改進，使主從鑰匙分別在不同方向上解鎖葉片，從而達到一把主鑰匙能打開不同鎖的技術效果。1976年US4068507A文獻首先將電機控制與機械鎖芯結合實現主從鑰匙功能，通過操作電機設置鑰匙權限，從而達到設置權限后，從鑰匙無法繼續開鎖的技術效果。1990年US4979383A文獻首先通過電子編碼卡實現主從鑰匙功能。1994年GB227314A文獻通過在鎖內設置微動開關，利用鑰匙側面的凹凸牙花觸碰微動開關的方式實現主從鑰匙功能。1996年DE19612821A1文獻首先通過電子芯片的方式賦予機械鎖不同的權限。可以看出，主從鑰匙類型鎖具的發展趨勢與鎖具的整體發展趨勢一致，即小型化、高安全性、高保密性，而智能鎖具逐漸替代機械鎖具成為目前發展的主要趨勢。

1 主從鑰匙類型鎖具國內外發展概況

圖2示出了主從鑰匙類型鎖具的全球專利申請趨勢，大致可分為四個時期，第一時期為1870-1909年，該階段專利申請量較小且基本穩定，此時說明主從鑰匙類型鎖具的研究剛剛處于起步階段，申請量比較少；第二時期為1910年至1949年，在第二時期的第一個十年，主從鑰匙類型鎖具有了井噴式的發展，隨之而來的是申請量的逐步減少，說明經過前十年的發展，主從鑰匙類型鎖具已經發展到一個較為成熟的階段，對該類型的改進和創新放緩了腳步；第三時期為1950年至1989年，主從鑰匙類型鎖具的全球申請趨勢呈現穩中有升得趨勢，這說明經過上一個技術較為成熟的階段，該項技術的研究人員逐漸尋求到了新的突破口，隨著20世紀70年代微電子技術的應用，出現了越來越多的機電一體化的鎖具申請，1970-1979年間的專利申請增幅明顯；第四時期為1990年至今；由于我國專利法于1985年開始實施，因此，中國申請人于這一時期登上了歷史舞臺，在第四時期內，我國申請人對全球專利申請量起到了推動性的作用，同時，大量電控鎖、磁控鎖、指紋鎖、電子卡片鎖等智能鎖的出現，也使得這一時期的專利申請量得到了迅猛發展。

由圖3中可以看出，申請量較大的國家為美國、中國及德國，其中美國更是占據了該領域鎖具的半壁江山。我國的專利申請雖然出現的較晚，但是隨著近年來突飛猛進式的發展，在該領域的專利申請中也已經占有了一席之地。由圖4中可以看出，在20世紀20年代之前，美國申請人的申請量占據著絕對優勢，而在1920年至1989年期間，由于英國、德國以及以瑞典、瑞士、荷蘭等為代表的其他區域申請人的增多，美國申請人所占的比重逐步減少；而自1990年至今，中國申請人已成為了該領域的主要申請人。

由圖5可以看出，圓筒彈子鎖的占比58%位居第一，凸輪轉片鎖作為傳統的鎖具結構，專利申請量占比21%位居第二位；近年來迅猛發展的智能鎖和圓筒分別位居三、四位。

由圖6可以看出，2002年以前屬于我國的技術發展萌芽期，專利申請量較小且總體增幅比較平穩；自2002年以后增幅較為明顯，尤其是自2008年以后有較為明顯的增長。從圖7中可以看出，申請量較大的省市通常集中于珠三角、長三角等東部沿海地區以及臺灣、北京、上海等等，這些均是國內較為發達的地區，而浙江、廣東兩省擁有眾多鎖具企業，這也對該項技術的發展提供了有力的支持。由圖8可以看出，圓筒彈子鎖的占比47%位居我國專利申請的第一位，圓筒葉片鎖，專利申請量占比22%位居第二位；以智能鎖位代表的其他類型鎖具占比26%位居第三位，而傳統的凸輪轉片鎖僅占比5%位于末位。究其原因，首先是由于我們專利申請起步較晚，當1988年我國出現主從鑰匙類型鎖具時，該技術已經發展的較為成熟，而傳統的凸輪轉片鎖由于其安全性較低等缺陷早已被市場所淘汰，因此凸輪轉片鎖在我們的占比很低，當由于圓筒彈子鎖此時已成為使用最為廣泛的機械鎖，因此圓筒彈子鎖自然而然成為鎖具領域技術人員的重點研發改進對象。

2 主從鑰匙類型圓筒彈子鎖具的發展路線

圓筒彈子鎖是目前使用最為廣泛的機械鎖具類型，1888年US387833 A文獻首先提出利用V型彈子結構實現同一鑰匙可開不同鎖具的功能。1889年US414720 A文獻提出在圓筒彈子鎖原有的內外鎖芯之間增加一套筒，主從鑰匙分別驅動內鎖芯和套筒以實現上述功能，這一結構的鎖具日后成為了圓筒彈子結構主從鑰匙類型鎖具的主流結構。日后很長的一段時間，圓筒彈子鎖的發展集中在通過各種不同的結構實現一把主鑰匙可以打開不同鎖具的功能，如1892年US469950A文獻提出將兩組彈子內部相連；1911年US1069734A文獻提出前后分段的內鎖芯結構等。而面對從鑰匙丟失或旅館旅客未歸還從鑰匙時，該類型鎖具可能被不法分子使用從鑰匙開啟，存在安全隱患這一技術問題時，1912年US1032920A文獻提出的雙鎖舌、雙鎖筒結構；1912年US 1085828A文獻提出的斜舌、方舌的雙鎖舌結構；1928年US1788834A文獻提出在內鎖芯末端設置限位結構，限制從鑰匙的轉動，使得從鑰匙只能解鎖斜舌，而主鑰匙可以自由轉動繼而解鎖方舌。然而，以上結構的鎖具存在如下技術問題：強行轉動從鑰匙時會導致從鑰匙斷在鎖孔內影響鎖具的正常使用。為了解決該技術問題，1924年US1645298A文獻提出設置空轉機構，使得從鑰匙才無法打開鎖具的同時空轉。在1920至1950這段時期，通過限制從鑰匙轉動角度的方式實現主從鑰匙功能成為了圓筒彈子鎖的重點。20世紀70年代，微電子技術廣泛應用，這一技術也逐漸出現在了圓筒彈子鎖中，1976年US4068507A文獻中首次將電機控制應用于圓筒彈子鎖中，通過電機控制限位銷移動，使得從鑰匙無法繼續開啟。而提高鎖具安全性和使用便捷性始終是鎖具發展的重點，1965年US3348392A提出可便捷的改變彈子排列以重新編碼，使得在鑰匙丟失后，無需更換鎖具；1972年US3738136A 文獻中將彈子軸向布置，并在主鑰匙設階梯狀凹槽，以克服彈子徑向布置時已被技術性開啟的缺陷；1974年DE2433918A1文獻將兩排彈子垂直于鑰匙側面設置，而鑰匙分為兩半，每一半分別與一排彈子配合，只有同時插入兩半鑰匙方能開啟；1980年DE3010418 A1文獻通過設置三向彈子的方式提高編號數量從而提高安全性；2012年US2013192320 A1文獻通過設置四向彈子的方式提高編號數量從而提高安全性。目前，復合式機械鎖具也已成為鎖具發展的熱點，2004年TWM259038U文獻在鎖具中同時設置軸向彈子和葉片；2013年CN203514999U文獻在鎖具中同時設置徑向彈子和葉片。

3 結語

本文分析了主從鑰匙類型鎖具的國內外專利申請趨勢，以及技術分布，并針對圓筒彈子鎖的發展路線做了進一步的分析。基于如上分析可以看出，主從鑰匙類型鎖具在經歷了19世紀80年代至21世紀初的從無到有、從萌芽到飛速發展的階段后，目前主從鑰匙類型鎖具技術逐漸走向了成熟。雖然該類型鎖具的發展已相對較為成熟，但仍有鎖具領域的科技工作者、企業以及個人為克服現有主從鑰匙類型鎖具的各種缺陷，設計出多種多樣的主從鑰匙類型鎖具。目前，主從鑰匙類型鎖具在賓館、工廠、辦公樓以及家庭中應用廣泛，高安全性、高防盜性以及使用便捷性成為該類型鎖具所要結果的主要技術問題，因此具有高安全性、高防盜性的葉片鎖及智能鎖成為了主從鑰匙類型鎖具的發展趨勢所向。

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[責任編輯：楊玉潔]